< SQL 전문가 가이드 > 과목2 - 3장 2절 인덱스 기본

제2절 인덱스 기본

1. 인덱스 특징과 종류

인덱스는 원하는 데이터를 쉽게 찾을 수 있도록 돕는 책의 찾아보기와 유사한 개념이다. 인덱스는 테이블을 기반으로 선택적으로 생성할 수 있는 구조이다. 테이블에 인덱스를 생성 하지 않아도 되고 여러 개를 생성해도 된다. 인덱스의 기본적인 목적은 검색 성능의 최적화 이다. 즉, 검색 조건을 만족하는 데이터를 인덱스를 통해 효과적으로 찾을 수 있도록 돕는 다. 그렇지만 Insert, Update, Delete 등과 같은 DML 작업은 테이블과 인덱스를 함께 변경 해야 하기 때문에 오히려 느려질 수 있다는 단점이 존재한다.

가. 트리 기반 인덱스

DBMS에서 가장 일반적인 인덱스는 B-트리 인덱스이다.

[그림 II-3-6]과 같이 B-트리 인덱스는 브랜치 블록(Branch Block)과 리프 블록(Leaf Block)으로 구성된다. 브랜치 블록 중에서 가장 상위에서 있는 블록을 루트 블록(Root Block)이라고 한다. 브랜치 블록은 분기를 목적으로 하는 블록이다. 브랜치 블록은 다음 단 계의 블록을 가리키는 포인터를 가지고 있다. 리프 블록은 트리의 가장 아래 단계에 존재한 다.

리프 블록은 인덱스를 구성하는 칼럼의 데이터와 해당 데이터를 가지고 있는 행의 위치를 가리키는 레코드 식별자(RID, Record Identifier/Rowid)로 구성되어 있다. 인덱스 데이터는 인덱스를 구성하는 칼럼의 값으로 정렬된다. 만약 인덱스 데이터의 값이 동일하면 레코드 식별자의 순서로 저장된다. 리프 블록은 양방향 링크(Double Link)를 가지고 있다. 이것을 통해서 오름 차순(Ascending Order)과 내림 차순(Descending Order) 검색을 쉽게 할 수

있다. B-트리 인덱스는 ‘=’로 검색하는 일치(Exact Match) 검색과 ‘BETWEEN’, ‘>’ 등과 같은 연산자로 검색하는 범위(Range) 검색 모두에 적합한 구조이다.

나. SQL Server의 클러스터형 인덱스

SQL Server의 인덱스 종류는 저장 구조에 따라 클러스터형(clustered) 인덱스와 비클러 스터형(nonclustered) 인덱스로 나뉜다. 여기서는 클러스터형 인덱스에 대해서만 설명하기 로 한다. 클러스터형 인덱스는 두 가지 중요한 특징이 있다.

첫째, 인덱스의 리프 페이지가 곧 데이터 페이지다. 따라서 테이블 탐색에 필요한 레코드 식별자가 리프 페이지에 없다(인덱스 키 칼럼과 나머지 칼럼을 리프 페이지에 같이 저장하 기 때문에 테이블을 랜덤 액세스할 필요가 없다). 클러스터형 인덱스의 리프 페이지를 탐색 하면 해당 테이블의 모든 칼럼 값을 곧바로 얻을 수 있다. 흔히 클러스터형 인덱스를 사전 에 비유한다. 예를 들어, 영한사전은 알파벳 순으로 정렬되어 있으며 각 단어 바로 옆에 한 글 설명이 붙어 있다. 전문서적 끝 부분에 있는 찾아보기(=색인)가 페이지 번호만 알려주는 것과 비교하면 그 차이점을 알 수 있다.

둘째, 리프 페이지의 모든 로우(=데이터)는 인덱스 키 칼럼 순으로 물리적으로 정렬되어 저장된다. 테이블 로우는 물리적으로 한 가지 순서로만 정렬될 수 있다. 그러므로 클러스터 형 인덱스는 테이블당 한 개만 생성할 수 있다.(전화번호부 한 권을 상호와 인명으로 동시 에 정렬할 수 없는 것과 마찬가지다.)

2. 전체 테이블 스캔과 인덱스 스캔

가. 전체 테이블 스캔

전체 테이블 스캔 방식으로 데이터를 검색한다는 것은 테이블에 존재하는 모든 데이터를 읽어 가면서 조건에 맞으면 결과로서 추출하고 조건에 맞지 않으면 버리는 방식으로 검색한 다.

1) SQL문에 조건이 존재하지 않는 경우

SQL문에 조건이 존재하지 않는다는 것은 테이블에 존재하는 모든 데이터가 답이 된다는 것이다. 그렇기 때문에 테이블의 모든 블록을 읽으면서 무조건 결과로서 반환하면 된다.

2) SQL문의 주어진 조건에 사용 가능한 인덱스가 존재하는 않는 경우

사용 가능한 인덱스가 존재하지 않는다면 데이터를 액세스할 수 있는 방법은 테이블의 모 든 데이터를 읽으면서 주어진 조건을 만족하는지를 검사하는 방법뿐이다. 또한 주어진 조건 에 사용 가능한 인덱스는 존재하나 함수를 사용하여 인덱스 칼럼을 변형한 경우에도 인덱스 를 사용할 수 없다.

3) 옵티마이저의 취사 선택

조건을 만족하는 데이터가 많은 경우, 결과를 추출하기 위해서 테이블의 대부분의 블록을 액세스해야 한다고 옵티마이저가 판단하면 조건에 사용 가능한 인덱스가 존재해도 전체 테 이블 스캔 방식으로 읽을 수 있다.

4) 그 밖의 경우

병렬처리 방식으로 처리하는 경우 또는 전체 테이블 스캔 방식의 힌트를 사용한 경우에 전 체 테이블 스캔 방식으로 데이터를 읽을 수 있다.

나. 인덱스 스캔

여기서는 데이터베이스에서 주로 사용되는 트리 기반 인덱스를 중심으로 설명한다. 인덱스 스캔은 인덱스를 구성하는 칼럼의 값을 기반으로 데이터를 추출하는 액세스 기법이다. 인덱 스의 리프 블록은 인덱스 구성하는 칼럼과 레코드 식별자로 구성되어 있다. 따라서 검색을 위해 인덱스의 리프 블록을 읽으면 인덱스 구성 칼럼의 값과 테이블의 레코드 식별자를 알 수 있다. 인덱스에 존재하지 않는 칼럼의 값이 필요한 경우에는 현재 읽은 레코드 식별자를 이용하여 테이블을 액세스해야 한다. 그러나 SQL문에서 필요로 하는 모든 칼럼이 인덱스 구성 칼럼에 포함된 경우 테이블에 대한 액세스는 발생하지 않는다.

인덱스는 인덱스 구성 칼럼의 순서로 정렬되어 있다. 인덱스의 구성 칼럼이 A+B라면 먼저 칼럼 A로 정렬되고 칼럼 A의 값이 동일할 경우에는 칼럼 B로 정렬된다. 그리고 칼럼 B 까지 모두 동일하면 레코드 식별자로 정렬된다. 인덱스가 구성 칼럼으로 정렬되어 있기 때 문에 인덱스를 경유하여 데이터를 읽으면 그 결과 또한 정렬되어 반환된다. 따라서 인덱스 의 순서와 동일한 정렬 순서를 사용자가 원하는 경우에는 정렬 작업을 하지 않을 수 있다.

인덱스 스캔 중에서 자주 사용되는 인덱스 유일 스캔(Index Unique Scan), 인덱스 범위 스캔(Index Range Scan), 인덱스 역순 범위 스캔(Index Range Scan Descending)에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다. 제공되는 인덱스 스캔 방식은 데이터베이스 벤더마다 다를 수 있다.

다. 전체 테이블 스캔과 인덱스 스캔 방식의 비교

데이터를 액세스하는 방법은 크게 두 가지로 나눠 볼 수 있다. 인덱스를 경유해서 읽는 인 덱스 스캔 방식과 테이블의 전체 데이터를 모두 읽으면서 데이터를 추출하는 전체 테이블 스캔 방식이다. 인덱스 스캔 방식은 사용 가능한 적절한 인덱스가 존재할 때만 이용할 수 있는 스캔 방식이지만 전체 테이블 스캔 방식은 인덱스의 존재 유무와 상관없이 항상 이용 가능한 스캔 방식이다. 앞에서 설명한 것처럼 옵티마이저는 인덱스가 존재하더라도 전체 테 이블 스캔 방식을 취사 선택할 수 있다.